连续浸没式微滤技术（CMF—S）在工业废水处理中的创新与应用

李虹

【摘 要】 以冶金工业废水作为水源，采用连续浸没式微滤（CMF-S）的工艺技术，运行跨膜压差小，能耗低，膜元件使用运行寿命长。“多介质过滤器+微滤（CMF-S）”的工艺技术组合作为反渗透的预处理系统，模块化设置，占地小，节省空间。而且微滤为多孔膜，且膜孔径为0.1μm，相比超滤技术不易堵塞，反洗时效果好，运行周期长。

【关键词】 连续浸没式微滤 反渗透 超滤

【Abstract】 In the metallurgical industry wastewater as a source of water， with the continuous immersed microfiltration （CMF-S） technology， when the backwash effect and long running period，membrane element with long service life.“Multi media filter technology + The microfiltration technology（CMF-S）”， this technology combination as the pretreatment of reverse osmosis， In a modular set，so covers an area of small and space saving. The microfiltration technology for porous membrane， and the membrane pore size of 0.1μm， compared with ultrafiltration technology is not easy to be blocked， when the backwash effect is good， and long operation cycle

【Key words】 Continuous immersed microfiltration； Reverse osmosis technology （RO）； The ultrafiltration technology （UF）

1 引言

随着世界工业经济的高速发展，环境污染问题越来越受到全世界的关注。淡水资源的紧缺及水资源的污染问题日益成为人们关注的重要问题。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。而与之相反的则是我国工业经济的快速发展带来的环境污染及水资源的大量消耗，多数工业行业企业普遍存在废水排放量大，水资源的循环利用率低及污水资源化程度低等现象，为中国可持续发展战略带来了严重影响。

邯钢充分意识到了污水资源再利用，资源化的重要性，在2004年就成功引进了“负压浸没式超滤 +反渗透”的水处理技术，利用冶金废水再利用的中水制取生产所需的软水及精脱水。该技术由于工艺需求，需鼓风曝气、抽真空动能消耗高；且负压式超滤的膜通量低，占地大，存在设备的一次性投资高等缺点。而管束式超滤由于膜材质限制，膜丝脆，不如浸没式超滤膜丝韧性强，使用寿命长。

为了解决这些问题，我们通过对反渗透预处理工艺的研究和探讨，在二软水的建设中，选用了由西门子的CMF-S连续浸没式微滤替代超滤的方案。根据多年的运行管理经验，供水车间通过方案优化最后确定采用“多介质过滤器+CMF-S连续浸没式微滤+反渗透”的组合工艺，来水水源为以冶金工业废水回用处理后的中水进行深度处理再利用，生产出满足生产需要的软水、脱盐水。

2 原有工艺技术组合

2.1 “负压浸没式超滤+反渗透”的水处理工艺技术

2.1.1 工艺流程

以冶金工业废水为水源，在邯钢第六、第七软水站采用负压浸没式超滤+反渗透的水处理工艺技术，工艺流程如图1所示。

2.1.2 该系统的不足之处

（1）该工艺预处理系统采用负压浸没式超滤的膜通量较小，工艺设计要求膜使用量大，占地大，工艺设备的一次性投资较高。（2）负压浸没式超滤，由于工艺的需要，需对该超滤系统的膜丝进行不间断的鼓风曝气和抽真空，造成系统运行过程中能耗较高。（3）超滤系统反洗过程的鼓风曝气为膜丝外曝气，膜面污染物去除率低。（4）负压式超滤采用的是膜箱组合，膜丝直接与进水接触，容易断裂，且断丝测试必须请专业人士。（5）膜元件损坏时，无法确认破损膜束及无法进行完整性测试。

2.2 “管束式超滤+反渗透”的水处理工艺技术

2.2.1 工艺流程

以冶金工业废水为水源，在邯钢第三软水站，采用管束式超滤+反渗透的水处理工艺技术，工艺流程如图2所示。

2.2.2 该系统的不足之处

（1）该工艺预处理系统采用的加压管束式超滤，工艺要求的跨膜压差高，能耗高，同时膜的使用寿命短。（2）加压管束式超滤，膜元件材质为PES聚醚砜材质，膜丝脆，韧性不强。（3）加压管束式超滤，其膜孔小，易堵塞膜孔，运行周期短。（4）膜元件损坏时，无法进行完整性测试及单支膜束的确认。（5）超滤进水采用“澄清池+无阀滤池+多介质过滤器”的组合占地大。

3 改进后的工艺技术

3.1 工艺技术流程

以冶金工业废水回用水的中水做水源，在邯钢第二软水站采用“连续浸没式微滤（CMF-S）+反渗透”的水处理工艺技术，减小占地，延长运行周期及膜使用寿命。工艺流程如图3所示。

3.2 工艺特点

由于该系统的水源为冶金工业废水经过初步处理后的产品水中水。冶金工业废水经过初步处理后的产品水中水，其悬浮物、硬度、大分子颗粒及有机物经过一定的去除。但是，由于冶金工业废水的特点，水质变化大，细菌、有机物含量高，cod含量及氯离子含量高，源水水质对设备的抗污染性要求高。管束式超滤存在膜元件韧性差、抗污染性差，同时由于运行压力高，膜元件的使用寿命相对时间短等缺点，而负压浸没式超滤存在产水通量低、一次性投资高、能耗高、清洗污染物去除率低等缺点。我们通过方案优化，决定采用“连续浸没式微滤（CMF-S）+反渗透”的工艺组合。endprint

根据中水水质的特性，总结多年我们对双膜法运行积累的工作经验，对反渗透系统的预处理系统进行了多次改进。经过反复论证，方案优化，最终结合目前三、六、七软水站的工艺技术，确定了最终方案。将在三软水设计中的絮凝剂、石灰乳、粉末活性炭的投加方式取消，并在七软水的浸没式超滤设计上增加了多介质过滤器，去除细小颗粒、胶体等杂质，避免堵塞微滤膜。

由于邯钢第二污水处理厂设计中工艺已设计了絮凝、沉淀、过滤的工序，并投加了相关的药剂，因此，二软水在设计中去除了相关的设计，减少投资费用。而为了起到对微滤膜元件的保护，避免生产水中偶尔出现的大分子颗粒及杂质对膜丝堵塞及损坏，在微滤进水前设计了多介质过滤系统。

连续浸没式微滤（CMF-S）由于采用的是微滤，因此运行跨膜压差小，能耗低，同时由于膜元件在低压状态下运行，运行寿命长，一般CMF-S的膜元件使用寿命为7～10年。连续浸没式微滤（CMF-S）的高密度填充，使之占地小，节省空间。由于采用的是微滤，为多孔膜，且膜孔径为0.1μm（超滤为非对称膜，膜孔径小于微滤膜），因此在运行中，微滤相比超滤不易堵塞，反洗时效果好，运行周期长。

4 使用效果

通过在2010年，在邯钢二软水站采用西门子的连续浸没式微滤（CMF-S）作为反渗透系统的预处理工艺技术，目前岗位已运行将近4年，从运行数据分析，微滤安全经济运行，设备运行平稳。微滤技术可去除颗粒大于0.1μm的固体颗粒，去除水中的胶体、细菌，满足反渗透进水水质，进水SDI≤3，浊度小于0.2NTU。反渗透系统运行周期平稳，段间压差增长速度曲线平稳，污堵情况同其他软水站情况相同。

5 结语

邯钢引进西门子的连续浸没式微滤（CMF-S），由于此工艺技术占地小，高密度填充，适合应用于大型水处理水站，这为邯钢今后建设提供了管理的经验及技术支持。二软水是邯钢东区初次使用微滤技术作为反渗透的预处理系统，为双膜法岗位的工艺技术优化与改进提供了方向及借鉴。

参考文献：

[1]任建新.膜分离技术及其应用.北京.化学工业出版社，2002.

[2]郑领英.我国反渗透、超滤、微滤膜技术的现状.水处理技术，1995.

[3][英]西蒙·贾德，[英]布鲁斯·杰斐逊.膜技术与工业废水回用.化学工业出版社.2006.

[4]西门子微滤产品与技术手册.2010.endprint

根据中水水质的特性，总结多年我们对双膜法运行积累的工作经验，对反渗透系统的预处理系统进行了多次改进。经过反复论证，方案优化，最终结合目前三、六、七软水站的工艺技术，确定了最终方案。将在三软水设计中的絮凝剂、石灰乳、粉末活性炭的投加方式取消，并在七软水的浸没式超滤设计上增加了多介质过滤器，去除细小颗粒、胶体等杂质，避免堵塞微滤膜。

由于邯钢第二污水处理厂设计中工艺已设计了絮凝、沉淀、过滤的工序，并投加了相关的药剂，因此，二软水在设计中去除了相关的设计，减少投资费用。而为了起到对微滤膜元件的保护，避免生产水中偶尔出现的大分子颗粒及杂质对膜丝堵塞及损坏，在微滤进水前设计了多介质过滤系统。

连续浸没式微滤（CMF-S）由于采用的是微滤，因此运行跨膜压差小，能耗低，同时由于膜元件在低压状态下运行，运行寿命长，一般CMF-S的膜元件使用寿命为7～10年。连续浸没式微滤（CMF-S）的高密度填充，使之占地小，节省空间。由于采用的是微滤，为多孔膜，且膜孔径为0.1μm（超滤为非对称膜，膜孔径小于微滤膜），因此在运行中，微滤相比超滤不易堵塞，反洗时效果好，运行周期长。

4 使用效果

通过在2010年，在邯钢二软水站采用西门子的连续浸没式微滤（CMF-S）作为反渗透系统的预处理工艺技术，目前岗位已运行将近4年，从运行数据分析，微滤安全经济运行，设备运行平稳。微滤技术可去除颗粒大于0.1μm的固体颗粒，去除水中的胶体、细菌，满足反渗透进水水质，进水SDI≤3，浊度小于0.2NTU。反渗透系统运行周期平稳，段间压差增长速度曲线平稳，污堵情况同其他软水站情况相同。

5 结语

邯钢引进西门子的连续浸没式微滤（CMF-S），由于此工艺技术占地小，高密度填充，适合应用于大型水处理水站，这为邯钢今后建设提供了管理的经验及技术支持。二软水是邯钢东区初次使用微滤技术作为反渗透的预处理系统，为双膜法岗位的工艺技术优化与改进提供了方向及借鉴。

参考文献：

[1]任建新.膜分离技术及其应用.北京.化学工业出版社，2002.

[2]郑领英.我国反渗透、超滤、微滤膜技术的现状.水处理技术，1995.

[3][英]西蒙·贾德，[英]布鲁斯·杰斐逊.膜技术与工业废水回用.化学工业出版社.2006.

[4]西门子微滤产品与技术手册.2010.endprint

根据中水水质的特性，总结多年我们对双膜法运行积累的工作经验，对反渗透系统的预处理系统进行了多次改进。经过反复论证，方案优化，最终结合目前三、六、七软水站的工艺技术，确定了最终方案。将在三软水设计中的絮凝剂、石灰乳、粉末活性炭的投加方式取消，并在七软水的浸没式超滤设计上增加了多介质过滤器，去除细小颗粒、胶体等杂质，避免堵塞微滤膜。

由于邯钢第二污水处理厂设计中工艺已设计了絮凝、沉淀、过滤的工序，并投加了相关的药剂，因此，二软水在设计中去除了相关的设计，减少投资费用。而为了起到对微滤膜元件的保护，避免生产水中偶尔出现的大分子颗粒及杂质对膜丝堵塞及损坏，在微滤进水前设计了多介质过滤系统。

连续浸没式微滤（CMF-S）由于采用的是微滤，因此运行跨膜压差小，能耗低，同时由于膜元件在低压状态下运行，运行寿命长，一般CMF-S的膜元件使用寿命为7～10年。连续浸没式微滤（CMF-S）的高密度填充，使之占地小，节省空间。由于采用的是微滤，为多孔膜，且膜孔径为0.1μm（超滤为非对称膜，膜孔径小于微滤膜），因此在运行中，微滤相比超滤不易堵塞，反洗时效果好，运行周期长。

4 使用效果

通过在2010年，在邯钢二软水站采用西门子的连续浸没式微滤（CMF-S）作为反渗透系统的预处理工艺技术，目前岗位已运行将近4年，从运行数据分析，微滤安全经济运行，设备运行平稳。微滤技术可去除颗粒大于0.1μm的固体颗粒，去除水中的胶体、细菌，满足反渗透进水水质，进水SDI≤3，浊度小于0.2NTU。反渗透系统运行周期平稳，段间压差增长速度曲线平稳，污堵情况同其他软水站情况相同。

5 结语

邯钢引进西门子的连续浸没式微滤（CMF-S），由于此工艺技术占地小，高密度填充，适合应用于大型水处理水站，这为邯钢今后建设提供了管理的经验及技术支持。二软水是邯钢东区初次使用微滤技术作为反渗透的预处理系统，为双膜法岗位的工艺技术优化与改进提供了方向及借鉴。

参考文献：

[1]任建新.膜分离技术及其应用.北京.化学工业出版社，2002.

[2]郑领英.我国反渗透、超滤、微滤膜技术的现状.水处理技术，1995.

[3][英]西蒙·贾德，[英]布鲁斯·杰斐逊.膜技术与工业废水回用.化学工业出版社.2006.

[4]西门子微滤产品与技术手册.2010.endprint